JP2003517563A - 遮断可能な熱交換器 - Google Patents
遮断可能な熱交換器Info
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Abstract
Description
機関の効率に関係している。この効率はとりわけ、内燃機関が最適の運転温度よ
りも低い温度で運転される場合は満足できるものではない。ある運転状態、例え
ばコールドスタートや自動車による長時間の谷走行の際には、内燃機関の最良の
温度が得られない。このことは燃料消費を高めにつながり、排ガス放出を高くす
る。外気温が低い場合のコールドスタート時には、車両安全性と走行快適性の改
善のため、窓ガラスの除氷または車両内室の加熱のために付加的に熱が必要であ
る。今日では、このような問題を解決するために化学的または電気的な熱供給装
置が使用される。しかしながらこのような使用も燃料消費を高くする。
ムパートナー98(System Partner98)」4頁により、内燃機関の燃焼室に戻
すべき排ガスを冷却するために、排ガス戻し導管に組み込まれた熱交換器が公知
である。排ガスを冷却することにより充填が改善される。内燃機関の全運転中に
熱交換器が常に使用されているので、内燃機関の冷却媒体には継続的に、即ち全
負荷運転中も熱がもたらされる。しかしながらこの運転状態における冷却媒体お
よび内燃機関の過熱を回避するために、熱は付加的に内燃機関の主冷却器を介し
て排出されなければならない。主冷却器およびこれに所属のファンは相応に大き
く設計されなければならない。
に遮断装置が設けられている。これによりコールドスタート時には、排ガスの利
用可能な熱を最適に利用し、内燃機関の運転温度にできるだけ早く達し、十分な
熱量を、車両窓ガラスの除氷および車両客室の加熱のために使用することができ
る。E.D.ポット(E.D.Pott)の論文「Verbrauchs-, Emissions-, und Heizkomfo
rtoptimierung bei Dieselfahrzeugen durch Energieflussmanagement」によれ
ば、排ガスの利用可能な熱は、比較的小さな乗用車ディーゼル内燃機関で既に、
1走行サイクルで平均約1.4KWであると記載されている。オットー原理で働
く内燃機関を有する乗用車では、従って、排ガス温度が比較的高いので、利用可
能な熱はをさらに大きくなる。
これにより熱交換器を通る冷却媒体流を遮断するので、内燃機関の主冷却器と、
これに所属のブロワは、大きく設計する必要はない。
、この場合、分解されて、熱交換器の冷却媒体通路内に堆積してしまうことを防
止するために、有利には、冷却媒体は、冷却媒体流入部における遮断装置が閉鎖
されるとすぐに冷却媒体通路から押しのけられる。この冷却媒体は、遮断装置が
再び開放される直前に、冷却媒体通路に戻される。このために冷却媒体通路の高
部に配置された個所にはガス蓄え器が接続されていて、ここから、通常は空気で
あるガスが冷却媒体通路に供給され、後に再び取り出される。
一方の端面では接続導管が冷却媒体通路へと通じていて、反対側の端面にはアク
チュエータが作用すると簡単である。アクチュエータは折り畳みベローズを短く
し、押圧し、これにより、相応のガス体積が接続導管を通り冷却媒体通路に達す
る。このアクチュエータは、電気的及び/又は液圧的及び/又はニューマチック
式に作動されてよい。アクチュエータが戻されると、折り畳みベローズは再び膨
張し、空気を冷却媒体通路から吸い込む。
ス導管が設けられており、該バイパス導管の分岐部に、排ガス流入部と排ガス導
管とを相補的に制御するために、遮断装置が配置されている。遮断装置が冷却媒
体流を閉鎖すると、同時にバイパス導管の分岐部に設けられた遮断装置が排ガス
の流入を遮断し、バイパス導管を開放する。熱交換器にはもはや排ガスが流れな
いので、冷却媒体が過熱されることは確実に回避される。
できる。しかしながら有利には、排ガス触媒がその作動温度に遅れずに達するよ
うに、熱交換器は排ガス触媒の後方に配置されている。
いる。図面、明細書、請求の範囲は組み合わせた形で多くの特徴を有している。
当業者であればこれらの特徴を有利には個々にも考慮し、有利な別の組合せで構
成することができる。
ている。熱交換器10は排ガス流入部30と排ガス流出部32とを有していて、
これらは排ガス通路36によって互いに接続されている。排ガス通路36には、
冷却媒体通路14が隣接しており、この冷却媒体通路14は冷却媒体流入部26
と冷却媒体戻し部28とに接続されている。冷却媒体流は矢印38,40によっ
て示されている。
よって冷却媒体流入部26は運転パラメータと周辺パラメータとに応じて多かれ
少なかれ絞られ、もしくは閉鎖されている。遮断装置20は信号ライン42を介
して電子的な制御装置12によって制御される。この制御装置12は、エンジン
電子機器の組み込まれた構成部分であってよい。
16に接続されている。ガス蓄え器16は折り畳みベローズとして形成されてい
て、アクチュエータによってその長さをライン52と54との間で変化させるこ
とができる。接続導管18はガス蓄え器16の端面48に設けられており、アク
チュエータ22は反対側の端面50に作用する。アクチュエータ22は信号ライ
ン44を介しても電子的な制御ユニット12によって制御される。
ローズ16を短くする。この場合、折り畳みベローズ16の内室46は小さくな
るので、通常は空気であるガスは、接続導管18を介して冷却通路14に供給さ
れ、ここで冷却媒体を押しのける。従って、冷却媒体はもはや排ガスによってさ
らに暖められることはない。
置に戻る。この場合、アクチュエータ22はガスを冷却通路14から、再び膨張
する折り畳みベローズ16の内室46へと戻し吸込みする。従って冷却媒体は、
熱交換器10を通る流れが再生された状態で、排ガスから熱を奪う。
0はバイパス導管56を介して排ガス流出部32に接続されている。バイパス導
管56の分岐部の領域には別の遮断装置58が設けられている。この遮断装置5
8は信号ライン60を介して制御ユニット12に接続されていて、排ガス流入部
30とバイパス導管56とを相補的に制御する。即ち排ガス流入部30は、バイ
パス導管56が開放されるほど絞られるか閉鎖される。
8が排ガス流入部30を閉鎖し、バイパス導管56を開放する。従って排ガスは
熱交換器10の傍らを通り過ぎるので、冷却媒体通路14における冷却媒体は過
熱され得ない。遮断装置20が開放されると、遮断装置58も排ガス流入部30
を開放し、バイパス導管56を閉鎖する。
は排ガス触媒の下流に配置される。
ス蓄え器、 18 接続導管、 20 遮断装置、 22 アクチュエータ、
24 高部に配置された個所、 26 冷却媒体流入部、 28 冷却媒体戻し
部、 30 排ガス流入部、 32 排ガス流出部、 34 主排ガス流、 3
6 排ガス通路、 38,40 矢印、 42,44 信号ライン、 46 内
室、 48,50 端面、 52,54 ライン、 56 バイパス導管、 5
8 遮断装置、 60 信号ライン
Claims (6)
- 【請求項1】 内燃機関の排ガス導管と冷却回路との間の熱交換器(10)
であって、冷却媒体通路(14)のための冷却媒体流入部(26)と冷却媒体戻
し部(28)並びに排ガス通路(36)のための排ガス流入部(30)と排ガス
流出部(32)を有している形式のものにおいて、 熱交換器(10)が、主排ガス流(34)内に配置されていて、冷却媒体通路
(26)に遮断装置(20)が設けられていることを特徴とする、内燃機関の排
ガス導管と冷却回路との間の熱交換器。 - 【請求項2】 冷却媒体通路(14)の高部に配置された個所(24)に、
ガス蓄え器(16)が接続されていて、このガス蓄え器(16)からは、遮断装
置(20)が閉鎖されている場合で、冷却媒体の上限温度が超過された場合、ガ
スが冷却媒体通路(14)内に供給され、このガスが冷却媒体を熱交換器(10
)から押しのけ、遮断装置(20)が開放される直前に、このガスはガス蓄え器
(16)に戻される、請求項1記載の熱交換器。 - 【請求項3】 ガス蓄え器(16)が折り畳みベローズとして形成されてい
て、該折り畳みベローズ(16)の一方の端面(48)には接続導管(18)が
配置されていて、他方の端面(50)にはアクチュエータ(22)が作用する、
請求項2記載の熱交換器。 - 【請求項4】 前記アクチュエータ(22)が、電気的及び/又は液圧的及
び/又はニューマチック式に作動される、請求項3記載の熱交換器。 - 【請求項5】 熱交換器が、主排ガス流(34)内に、流れ方向で見て排ガ
ス触媒の後方に配置されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の熱交
換器。 - 【請求項6】 排ガス流入部(30)と排ガス流出部(32)との間にバイ
パス導管(56)が設けられており、該バイパス導管(56)の分岐部に、排ガ
ス流入部(30)とバイパス導管(56)とを相補的に制御するために、遮断装
置(58)が配置されている、請求項1又は5記載の熱交換器。
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